도쿄 대학이 이끄는 국제 연구팀은 반 강자성 Mn3Sn에 단축 왜곡을 적용하여 변칙 홀 효과의 징후를 제어 할 수 있음을 입증했습니다. "0"및 "1"정보에 해당하는 신호를 감지하고 제어 할 수 있다고합니다. 연구 결과는 2022년 8월 18일 네이처 피직스에 발표되었습니다.컴퓨터와 스마트 폰에 사용되는 휘발성 반도체 메모리는 전원이 공급되지 않으면 정보가 손실됩니다. 따라서 전원이 꺼져도 정보를 잃지 않는 비휘발성 메모리가 개발되어 최근에는 자석으로 알려진 강자성 물질을 이용한 자기 저항 메모리 (MRAM)가 실용화되고 있습니다.
반강자성체는 강자성체보다 스핀 응답 속도가 100~1000배 빠르며, 자화가 매우 작기 때문에 통합 시 누설 자기장의 영향을 받지 않습니다. 따라서 강자성체를 반강자성체로 대체함으로써 MRAM의 속도와 밀도를 더욱 높일 것으로 예상됩니다. 한편, 반강자성체의 자화가 매우 작기 때문에, "0"과 "1"의 정보에 대응하는 전기 신호를 검출하고 제어하는 기술의 개발이 필요하게 됐습니다.
팀은 이전에 자화가 거의 없음에도 불구하고 실온에서 거대한 변칙적 홀 효과를 나타내는 반강자성인 Mn3Sn에 초점을 맞추었습니다. 또한 자기장과 전류가 일반적으로 신호를 제어하는 방법으로 사용되지만이 연구는 왜곡에 중점을 두었습니다.이 연구에서는 테스트 할 재료에 조정 가능한 응력을 적용 할 수있는 장치 "저항 측정을위한 압전 변형률 측정 스테이지"를 개발하고 변형에 의한 비정상적인 홀 신호의 변화를 측정했습니다. 이 장치는 인장 및 압축 방향에서 높은 정확도와 넓은 범위로 순수 Mn 3Sn 단결정 샘플에 단축 변형을 적용 할 수 있습니다.
그 결과, 실온에서, Mn3Sn은 압자기 효과를 나타낸다는 것을 알 수 있었다. 일반적으로 변칙적 홀 효과와 같은 전기 전송 특성의 관찰 가능한 변화를 생성하려면 약 1%의 왜곡이 필요합니다. 그러나, 본 연구에서는 약 0.1%의 매우 작은 왜곡으로, 비정상적인 홀 효과에 의해 생성된 홀 신호를 변화시킬 수 있었다. 홀 신호는 크기가 변했을뿐만 아니라 부호로 반전되었습니다.연구에 따르면 Mn3Sn은 단축 왜곡으로 인해 신호를 매우 효율적으로 제어 할 수 있습니다. 이것은 자기장 및 전류와 같은 자성 물질의 신호를 제어하는 기존의 방법을 보완합니다. 연구 결과는 MRAM을 포함한 다양한 자기 소자의 고기능성 연구에 적용될 것으로 기대됩니다. 최근에 삼성전자에서 MRAM을 기반으로 한 신기술을 네이처에 발표했다는 기사를 읽었습니다. 이는 단순 정보저장의 역할인 메모리 반도체의 기능에 연산의 기능을 추가한 기술로 뉴로모픽 기술에도 접목될 수 있다고 합니다.
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